如何理解斜率場(slope fields)這個概念?

時間 2021-05-29 23:54:34

1樓:commontolerance

slope field is a set of little line segments in the coordinate system representing the slope of tangent lines for the solution curves of a given differential equation. Moreover, it is a graphical tool intended to find out the solution to the differential equations, generally at first order.

斜率場(slope field)是座標系當中一組小的線段, 代表的是乙個微分方程(differential equation)的函式解(solutions)的影象(solution curves)的影象的切線的斜率。

把這個概念分解一下, 有如下幾個要點:

slope field的作用是求解微分方程的解(solution function)。

一階微分方程的左邊通常是dy/dx,也就是斜率, 等式右邊一般是含有x,y的表示式, 所以合理的選擇(x,y)值, 就可以繪製出slope field

給定初始點(initial point),可以根據slope field內的切線線段的變化方向, 繪製出一條特定的函式曲線(solution curve), 然後根據函式曲線來推測對應的函式。

answer: B

2樓:沐汐

slope field(斜率場)的出現是由於當你算積分(integral)的時候,你有個常數項(constant) C不知道具體的數值

比如:∫ 2xdx = x + C

這個C可以是任意值。而slope field的意義就是把C有可能的值都表示出來,每個短橫線表示在不同點的斜率。

如果你看到這個slope field的圖會想到什麼?【我最早看到這圖的時候想得是,老子不讀數學了】

如果我換種方式把圖畫出來你還讀嗎?

大聲告訴我把這些短橫線連起來你看到了什麼?

對的,slope field畫的是dy/dx = 2x,函式影象則是y = x + C

斜率場(slope field)就是這麼簡單。

如果我們有圖找式子怎麼辦呢?我的習慣是找特殊先,比如所有圖先找斜率為0的地方。

看一下AP Calculus中的這道題:

圖(A),很明顯,在y = 2的時候是斜率全為0,那麼,原式的一階微分不管x的值是多少,只要y = 2的時候就應該是0。所以是第九題的答案。

圖(B)為我之前講的例子,影象為二次函式,微分降一次,為一次函式,所以是第十題的答案。

圖(C),很明顯是個斜率上下波動的圖,應該是sinx或者cosx的影象。由於在x=0的時候,一階微分均為0,而sin(0)=0,所以是第七題的影象。

圖(D),有條y=x-1的影象,那麼就意味著y和x的差為1,原式應該是兩個相減的圖。所以是第八題的答案。

那麼斜率場具體有什麼作用呢?主要就是估算用吧,和linearization是差不多個意思。

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